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CN101569237B - 调整固态照明装置的驱动信号 - Google Patents

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CN101569237B CN2007800478098A CN200780047809A CN101569237B CN 101569237 B CN101569237 B CN 101569237B CN 2007800478098 A CN2007800478098 A CN 2007800478098A CN 200780047809 A CN200780047809 A CN 200780047809A CN 101569237 B CN101569237 B CN 101569237B
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Abstract

通过获得照明装置的温度并且根据所获得的温度来调整转换程序的至少一个参数来调整照明装置的驱动信号。此外，通过转换程序，把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点。获得照明装置的实际颜色值，以及根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号。

Description

调整固态照明装置的驱动信号
技术领域
本专利申请涉及固态照明和用于调整照明装置的驱动信号的方法。
背景技术
在最近几年中，基于加色混合的固态照明装置变得更加重要。这些照明装置包括发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或者这些的混合物，并且在许多应用中采用红、绿和蓝LED阵列。这样的照明装置被应用在不同的单元中，例如LCD背光或白色LED灯。它们提供高的效率和高的现色性指数。
这种照明装置需要颜色控制系统从而为照明获得色点准确度。一些种类的这些照明装置使用色坐标反馈方案以用于控制它们的光输出。这些方案看起来特别适合，但它们提供作为温度的函数的色误差。
在国际专利申请WO 2006/011108中描述了另一种控制方案，其中所公开的系统具有组合的通量反馈和温度前馈方案以用于控制固态照明装置的光输出。散热器的实际温度被测量并且被转换成第一光通量信号。传感器感测光输出并生成第二光通量信号以用于补偿第一光通量信号。补偿单元生成用于驱动照明装置的驱动信号。然而，光通量反馈方案不提供良好的色点准确度。
因此，本申请的目的是提供颜色控制准确度的显著提高。本申请的另一目的是提供色误差的显著降低。
发明内容
这些以及其他目的可以通过一种用于调整照明装置的驱动信号的方法来解决，所述方法包括：获得照明装置的温度；根据所获得的温度，调整转换程序(conversion procedure)的至少一个参数；通过转换程序，把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点；获得照明装置的实际颜色值；根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号，以及通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准而补偿照明装置的老化。
已经发现，色坐标反馈方案以及通量反馈和温度前馈方案的组合是最有前途的。而且还发现，与通量反馈方案相比，颜色反馈方案获得了更好的效果。为了保持色点的准确度，更新这些参数。这能够通过其自己的传感器而不用很大成本来容易地完成。
可以通过测量来获得照明装置的温度，其中温度可以是照明装置的单一温度或者平均温度。基于该温度，可以调节转换程序的至少一个参数。这可以用来把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点。颜色传感器坐标的这个设置点可以包括三色激励值。所发射的光可以由其光通量和其色度坐标给出。这些值能够被容易地转变成三色激励值。因此，这些值可以比单独地光通量引起更好的色点准确度结果。而且，颜色传感器坐标的设置点可以包括颜色传感器读数的原始数据。这意味着作为上述转换程序的一部分，三色激励值被转换成传感器读数的原始数据。这种方法的优点是在反馈回路中与三色激励值相比能够更高效地处理传感器读数的原始数据。
而且，实际颜色值可以由颜色传感器获得。根据实际感测的颜色值和设置点之间的差别，可以建立误差信号。这种功能能够例如通过比例积分微分控制器(PID控制器)来实现。因此，生成用于驱动照明装置的驱动信号。
颜色和/或亮度根据照明装置的温度而变化。为了得到光输出的恒定颜色和/或亮度，测量该温度以便调整期望颜色和/或亮度的设置点。因为温度变化比所测量光输出的变化慢很多，所以可以用前馈方式进行调整。这导致一种容易的实施方式并且它不会产生任何稳定性问题。代替这种方式，颜色值通过反馈方案被返回以便以充分方式对所测量光输出的变化做出响应。
根据本发明的一个方面，优选的是获得颜色传感器单元的温度。颜色传感器单元是照明装置的一部分并且其温度影响其读数的原始数据和照明装置的光输出的三色激励值之间的关系。通常，颜色传感器单元和LED都被热耦合到照明装置的散热器。然后，散热器和LED的温度可以根据颜色传感器单元的温度来推断。因此，也能够测量颜色传感器单元的温度，这就造成甚至更好的期望色点的准确度。
而且，优选的是根据本发明的一个方面的方法由用户设置期望颜色和/或亮度的设置点。可以使用多个不同颜色和/或亮度，这由用户设置。通过这样，该方法能够应用于具有不同颜色和/或亮度的许多不同发光应用中。
为了把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点，优选的是根据本发明的一个方面的方法利用初始参数来校准转换程序的参数。这可以发生在有效操作的首次开始时。
根据本发明的一个方面的另一有利实施例是在不同温度下校准。对于所有可能的温度，通过这种方法获得准确参数。
而且，优选的是至少在两个不同温度下校准，并且通过内插来获得转换程序的其余参数。其余参数是近似值。这可以减少用于校准的成本并且它保持了足够的准确度。
可替代地，类似设计的照明装置的已知校准数据能够用于校准。这就减少努力并且以充分的方式维持准确度。生产的一些灯能在细节上被校准而其余灯将用精确校准的照明装置的平均校准数据来校准。而且，可以根据所用LED的已知特征来数值地计算这些参数。
根据本发明的一个方面的方法，优选的是获得照明装置的平均温度。因而，不必对温度的短期波动(不会影响颜色或亮度)作出反应。
根据本发明的一个方面，进一步优选的是一种利用照明装置的电流-电压特性来获得照明装置的温度的方法。可以省略温度传感器的使用。照明装置的电流-电压特性在照明装置内通常是已知的，因此得到所需数据是不费力的。
根据本发明的一个方面的方法的另一有利实施例是通过对于可见光谱的不同部分中的峰值灵敏度进行感测来获得照明装置的实际颜色值。优点包括调整可见光谱的期望灵敏度。所感测的数据能够被低通滤波器滤波以减少数据。因而，也可以仿真视觉灵敏度。
可见光谱的不同部分可以是红色、绿色和蓝色。这些三基色由人眼通过其三个不同种类的视锥(cone)来感测，由此每个视锥能够检测这些颜色之一。因此，有利的是使用这三个部分来仿真人对可见光谱的灵敏度。颜色传感器的滤波特性可以被调节以使得它们事实上等同于视觉灵敏度函数。
进一步优选的实施例是返回驱动信号以及如果驱动信号超过预先确定的信号阈值则重新调节期望颜色和/或亮度的设置点。如果驱动信号增大，则出现这个预先确定的信号阈值饱和。返回驱动信号和通过限制亮度来重新调节设置点避免了这种结果。另外，照明装置的温度还能够用作用于重新调节的指示器。然后，也返回温度。
本专利申请的另一方面是一种用于调整照明装置的驱动信号的系统，该系统包括：用于获得照明装置的温度的温度传感器单元；用于把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点的转换程序单元；用于获得照明装置的实际颜色值的颜色传感器单元；用于根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别来调整驱动信号的驱动单元，其中所述照明装置适于通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准而补偿老化。
另一个方面是以信息载体有形地体现的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，这些指令当被执行时使至少一个处理器执行包括如下步骤的操作：获得照明装置的温度；根据所获得的温度，调整转换程序的至少一个参数；通过转换程序，把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点；获得照明装置的实际颜色值；根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号；以及通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准而补偿照明装置的老化。
另一方面是用于调整照明装置的驱动信号的计算机程序，程序指令可操作以使处理器：获得照明装置的温度；根据所获得的温度，调整转换程序的至少一个参数；通过转换程序，把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点；获得照明装置的实际颜色值；根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号；以及通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准而补偿照明装置的老化。
通过参照以下附图，本专利申请的这些和其他方面将变得明显并被阐明。
附图说明
在附图中示出了：
图1根据一个实施例的系统
图2根据另一个实施例的系统
图3示出调整照明装置的驱动信号的流程图
具体实施方式
本申请为固态照明装置提供颜色控制准确度的提高以及色误差的显著降低。
在图1中，示出了第一实施例的系统100。系统100包括转换程序单元102和驱动照明装置106的驱动单元104。而且，示出了期望颜色和/或亮度的设置点108和颜色传感器坐标的转换设置点112。另外，照明装置106的实际值的颜色传感器坐标116和所建立的误差信号114以及驱动信号118和温度110也被表示。
图2示出了本申请的另一实施例的系统200。已知的单元不被再次提及并且它们保持与图1中相同的标记。作为开头，示出了重新调节(rescaling)单元202。此外，照明装置106包括温度传感器单元206和颜色传感器单元204。示出了受限的设置点信号208以及驱动信号118的控制信号210。温度110是照明装置106的散热器的测量温度或者是LED的测量温度或者是颜色传感器单元204的测量温度或者是这些的组合。没有示出照明装置106的散热器。
图3示出了用于调整照明装置106的驱动信号118的流程图300。
首先，需通过校准来获得转换程序单元102的参数。存在若干种用于校准的方法，这些方法未在流程图300中示出。在校准之后，在第一步骤302中，用户设置期望颜色和/或亮度设置点108。
在步骤304中，检查控制信号210是否超过预先确定的信号阈值。对于这种情况，期望颜色和/或亮度的设置点108在其亮度上受限于重新调节单元202。为了避免驱动信号118的饱和，这是必须要做的。否则，期望颜色和/或亮度的设置点108被送到转换程序单元102而不限制亮度。
在接下来步骤306中，进行从期望颜色和/或亮度的设置点108或受限的设置点信号208到颜色传感器坐标的设置点112的转换。因此，照明装置106的温度110由温度传感器单元206感测。另外，颜色传感器单元204的温度110也能够由温度传感器单元206感测。温度110以前馈方式被引导至转换程序单元102。基于温度110和先前的准确校准，设置点108、208被转换成颜色传感器坐标的设置点112。
下一个步骤308包括调整照明装置106的驱动信号118。首先，实际光输出的颜色值由颜色传感器单元204获得，并且感测的颜色传感器坐标116以反馈方式被引导。从颜色传感器坐标的设置点112中减去这个信号116，其结果为误差信号114。根据这个信号114，驱动单元104生成用于驱动照明装置106的驱动信号118。
在最后的步骤310中，照明装置106以期望色点的高准确度发射光。
虽然已经示出、描述和指出了应用于本发明优选实施例的本发明的基本的新颖特征，但是要理解，本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神的情况下实施在所描述装置和方法的形式和细节上的各种省略和替换以及变化。例如，所要表达的是，那些以基本相同方式执行基本相同功能以获得相同效果的元件和/或方法步骤的所有组合落入本发明的范围。此外，应当意识到，结合本发明的任何公开形式或实施例所示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以作为设计选择的一般内容被合并到任何其他公开或描述或暗示的形式或实施例中。因此，意图是只受限于如所附权利要求的范围所指出的。还应当意识到，任何附图标记不应解释为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1.用于调整照明装置的驱动信号的方法，包括：
-获得照明装置的温度，
-根据所获得的温度，调整转换程序的至少一个参数，
-通过转换程序，将期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点，
-获得照明装置的实际颜色值，
-根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号，以及
-通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准，补偿照明装置的老化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中获得照明装置的温度包括获得颜色传感器单元的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：接收用户输入；以及根据用户输入，设置期望颜色和/或亮度的设置点。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括利用初始参数校准转换程序的参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中校准转换程序的参数包括在不同温度下进行校准。
6.根据权利要求1所述的方法，其中获得照明装置的温度包括对所获得的温度进行平均。
7.根据权利要求1所述的方法，其中获得照明装置的温度包括利用照明装置的电流-电压特性。
8.根据权利要求1所述的方法，其中获得照明装置的实际颜色值包括对于可见光谱的不同部分中的峰值灵敏度进行感测。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：返回驱动信号；以及如果驱动信号超过预先确定的信号阈值则重新调节期望颜色和/或亮度的设置点。
10.用于调整照明装置的驱动信号的系统，包括：
-用于获得照明装置的温度的温度传感器单元，
-用于把期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点的转换程序单元，
-用于获得照明装置的实际颜色值的颜色传感器单元，
-用于根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别来调整驱动信号的驱动单元，其中照明装置适合于通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准而补偿老化。
11.以信息载体有形地体现的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，这些指令当被执行时使至少一个处理器执行包括如下步骤的操作：
-获得照明装置的温度，
-根据所获得的温度，调整转换程序的至少一个参数，
-通过转换程序，将期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点，
-获得照明装置的实际颜色值，
-根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号，以及
-通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准，补偿照明装置的老化。
12.用于调整照明装置的驱动信号的计算机程序，程序指令可操作以使处理器：
-获得照明装置的温度，
-根据所获得的温度，调整转换程序的至少一个参数，
-通过转换程序，将期望颜色和/或亮度的设置点转换成颜色传感器坐标的设置点，
-获得照明装置的实际颜色值，
-根据颜色传感器坐标设置点和所获得的颜色值之间的差别，调整驱动信号，以及
-通过用照明装置的集成温度和颜色传感器来更新其校准，补偿照明装置的老化。
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